ÜNİVERSİTE-SANAYİ ARAŞTIRMA İŞBİRLİKLERİ NASIL YÖNETİLİR BİLİM YÖNETİMİ KONFERANS 13 ÜNİVERSİTE-SANAYİ ARAŞTIRMA İŞBİRLİKLERİ NASIL YÖNETİLİR GÜDÜMLÜ TEMEL ARAŞTIRMA (devamı) ÖRNEK – NSF BİYOTEKNOLOJİ MÜHENDİSLİK ARAŞTIRMA MERKEZİ FREDERICK BETZ PORTLAND DEVLET ÜNİVERSİTESİ

YENİ NESİL TEKNOLOJİLER Yenilik üzerine yapılan ilk çalışmalarda Don Marquis üç tip yenilik tanımlamıştır: Radikal yenilik, artımsal yenilik ve sistem yeniliği (Marquis, 1969). Şimdi ise biz dört tip görmekteyiz: Radikal bileşen yeniliği, mevcut teknolojilerde artımsal yenilik, radikal sistem yeniliği, yeni nesil teknoloji yeniliği. Radikal Bileşen Yeniliği, tamamen yeni bir işlevsel yetenek kazandırır. Bu da, mevcut teknolojik yetenekte bir süreksizliktir. Artımsal yenilik, mevcut bir teknolojinin işlevsel yeteneğinin; performans, güvenlik ve kalitede yapılan iyileştirmeler ve maliyetlerin azaltılması yoluyla iyileştirilmesidir. Radikal Sistem Yenilikçiliği, mevcut teknolojilerin yeni bir sistem içinde yeniden yapılandırılması temeline dayanan, yeni işlevsel yetenekler sağlayan radikal bir yeniliktir. Yeni Nesil Teknoloji (NGT), mevcut bir teknoloji sisteminin yeni bir sistem yeniliği ile değiştirilmesidir. Yeni Nesil Teknolojileri, yeni bir sistem mimarisinden, yeni radikal bileşenlerden veya yeni artımsal yeniliklerin toplamından ortaya çıkabilir.

FİZİKSEL TEKNOLOJİLER İÇİN TEKNOLOJİ S-EĞRİSİNİN GENEL FORMU DOĞAL SINIRLAR TEKNOLOJİ PERFORMANS PARAMETRESİ MEKANİZMA FENOMEN YENİ BULUŞ SÜRECİ TEKNOLOJİ İYİLEŞTİRME SÜRECİ TEKNOLOJİ OLGUNLUK SÜRECİ TÜM FİZİKSEL TEKNOLOJİLERDE İLERLEME SINIRLIDIR.

AYDINLATMA TEKNOLOJİLERİ İÇİN TEKNOLOJİ S-EĞRİSİ YENİ TEKNOLOJİ: İLETKEN ORGANİK POLİMERLER FLORASAN LAMBALAR AKKOR LAMBALAR HER BİR WATT İÇİN LÜMEN FENOMEN MEKANİZMA YIL

YARI İLETKEN MİKRO İŞLEMCİ TRANSİSTÖR YOĞUNLUĞUNDA YENİ NESİL TEKNOLOJİ PLANLANMASI FİZİKSEL TEKNOLOJİ ÜSTEL SERİLER FENOMEN -- DAHA KÜÇÜK ÖLÇEKLİ SÜREÇ MEKANİZMALARI SAĞLAMAK MİKRO DEVRE BAŞINA TRANSİSTÖR SAYISI İŞLEV -- EK İŞLEVLER SAĞLANMASI BİLGİ TEKNOLOJİSİ YIL

YENİ NESİL TEKNOLOJİ YENİLİK MANTIĞI ELDE ETME ÜRÜN GELİŞTİRME DÖNGÜSÜ BEKLENTİ GERÇEKLEŞTİRMEK TEŞVİK ETMEK FAYDA SAĞLAMAK YENİ NESİL ÜRÜNÜN ÜRETİM HACMİ TEKNOLOJİ FİZİBİLİTE PROTOTİPİ İŞLEVSEL PROTOTİP YENİ NESİL TEKNOLOJİ SİSTEMİNİN VİZYONU PİLOT ÜRETİM SÜRECİ MÜHENDİSLİK PROTOTİPİ ÜRETİM PROTOTİPİ YENİ NESİL TEKNOLOJİ, PLANLANABİLİR VE SANAYİ/ÜNİVERSİTE ARAŞTIRMA İŞBİRLİKLERİNDEKİ GÜDÜMLÜ TEMEL ARAŞTIRMA İÇİN İYİ BİR ODAK NOKTASIDIR.

TEKNOLOJİK YENİLİĞE BAĞLI OLARAK TİCARİ SÜREKLİLİK VE SÜREKSİZLİKLER Radikal yenilik, tamamen yeni bir işlevsel yetenek kazandırır. Bu da, mevcut teknolojik yetenekte bir süreksizliktir. Artımsal yenilik, mevcut bir teknolojinin işlevsel yeteneğinin; performans, güvenlik ve kalitede yapılan iyileştirmeler ve maliyetlerin azaltılması yoluyla iyileştirilmesidir. Sistem yeniliği, mevcut teknolojilerin yeni bir sistem içinde yeniden yapılandırılması temeline dayanan, yeni işlevsel yetenekler sağlayan radikal bir yeniliktir. Bir sistemdeki artımsal yenilikler, kimi zaman sistemin yeni nesil tekniklerini yaratabilir. Böylesi bir yenilik, radikal anlamda bir yenilik değil, hala bir çeşit sistem yeniliğidir. Bu yenilik, yeni nesil teknoloji (NGT) adı verilen sistematik bir yeniliktir. Üniversite-sanayi araştırma işbirliği, sürekli olmayan teknolojik değişimden yararlanma konusundaki yönetim yeteneğinin iyileştirilmesi için etkili bir araç sağlayabilir.

Örnek: 1990 yıllarında Biyoteknolojiye yönelik Araştırma Planlaması. Yeni nesil teknolojiye yönelik güdümlü araştırma planlanmasına (sürekli olmayan yenilik) örnek olarak, 1991 yılında Massachusetts Üniversitesitesi Mühendislik Araştırması Merkezi'nde Profesör Daniel Wang tarafından yönetilen Biyoteknoloji Süreci Mühendisliği için yapılan araştırma planlamasını ele alabiliriz. Bu merkezde, üniversite araştırmacıları ve endüstriyel araştırmacılar, memeli hücre kültürlerinde yetiştirilen biyoteknoloji ürünlerinin üretimine yönelik teknolojilerin geliştirilmesi için temel bir araştırma planlamışlardır. 1980’lerin ortalarında merkezin kurulmasından önce biyoteknoloji sanayisi, e-coli bakterilerini üretim süreç birimi olarak kullanmaktaydı. Çünkü bu model sistem biyoteknolojideki rekombinant DNA teknolojilerinin icat edilmesi esnasında üniversite araştırmacıları tarafından kullanılmıştı. Fakat e-coli, DNA tarafından üretilen proteinleri salgılamamaktaydı, ancak memeli hücreleri bu şekilde evrim geçirmişlerdi ve DNA tarafından üretilen proteinleri hücre dışına salgılayacak şekilde yapılanmışlardı. Memeli hücresi biyoteknolojik üretimi eğer gerçekleştirilebilirse, açık bir üretim performansı avantajı olacaktı. Bu durum, merkezin teknoloji ve mühendislik araştırma odağı olmuştu.

BİLİM YÖNETİMİNE DAİR DERSLER BİLİM TEKNOLOJİ Buluş Darboğaz Teori Buluş MÜHENDİSLİK TİCARİLEŞTİRME Sistem Standartlar Tasarım Süreçler Yeni Nesil Teknolojilere (NGT) yönelik araştırma, Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Ticari araştırma yaratıcılığı içeren araştırma önerilerini gerektirir. Araştırma mutlaka: teori, darboğazlar, yenilik, sistemler, tasarımlar ve süreçler konularını kapsamalıdır.

Teknoloji sistemi, biyoreaktör alt sistemi (hücre kültürlerini yetiştiren) ve bir kurtarma alt sistemi (hücreler tarafından üretilen proteinlerden istenilenleri toplayan) olarak alt sistemlere bölünmüştür. Biyoreaktör içerisinde, protein üretimine yönelik teknolojik performans değişkenleri şunlardır: Hücre sayısı Her bir hücrenin işlevi Hücreler tarafından üretilen protein miktarı Hücreler tarafından üretilen proteinin kalitesi. Biyoteknolojik hücre üretiminin ürünleri, tedavi edici ilaçlarda kullanmak üzere ticareti yapılan özel proteinlerdir. Proteinin miktarı verimliliğinin ölçüsü olmaktadır. Proteinin kalitesi, uygun bir şekilde inşa edilmiş ve uygun bir şekilde katlanmış olmasına bağlıdır. Proteinler, belli şekillerde bir biri üzerine katlanan uzun organik molekül zincirleridir. Proteinin kullanılabilirliği, sadece doğru molekül bağlarının bir arada olmasına değil aynı zamanda doğru modele katlanabilme yeteneğinin bulunmasına da bağlıdır. Protein üretimindeki teknik darboğazlardan birisi, uygun katlanma biçimini sağlayabilmektir.

BİLİM YÖNETİMİNE DAİR DERSLER Bir Yeni Nesil Teknoloji (NGT) önerisine yönelik araştırma konuları tanımlanırken şu açılardan hem teknoloji hem de mühendislik perspektifleri gereklidir: Teknolojiyi bir sistem olarak tanımlayabilmek için, Mevcut teknolojideki darboğazlarını tespit edebilmek için, NGT'nin alt sistemleri bağlamında araştırma programları hazırlamak için, Araştırma amacı konuları olarak performans standartları ölçülerini belirlemek için.

Biyoreaktör Alt Sistem Araştırma Programı Memeli hücrelerinden protein üretimine yönelik biyoreaktör tasarımı için biyoteknoloji mühendisi şunlara ihtiyaç duyar: Yüksek yoğunluklu hücre büyütülmesi Hücrelerin büyümeleri için uygun ortamın hazırlanması Memeli hücrelerinin bağlanabileceği uygun yüzeylerin sağlanması Reaktörün çalışmasının kontrol edilmesi Hücrelerin içerisinde gelişen proteinlerin iyileştirilmesinin sağlanması 1991 yılında, memeli hücrelerinin büyütülmesine yönelik biyoreaktör tasarımları, fiber-yatak, sabit-yatak ve seramik matris tasarımlarıydı. Biyoreaktör kontrolü, hücre büyümesi ve hücre büyüme ortamının izlenmesi için algılayıcılar, kontrol stratejisini belirlemek için uzman sistemler ve biyoreaktör sıcaklığını ve malzeme akışını kontrol etmek için devindirici (harekete geçirici) gerektirir.

Kurtarıcı Alt Sistem Araştırma Programı Biyoreaktörlerde üretilen protein ürününün kurtarma işlemlerinin tasarımı için biyoteknoloji mühendisi aşağıdakiler de dahil olmak üzere protein yapılarının fizik ve kimyasını kontrol etmelidir Protein birikimine ve proteinlerin mutasyonlarına sebep olacak protein-protein etkileşimleri Ayırma malzemelerine protein birikimi ya da protein emilimini etkileyebilecek olan protein-yüzey etkileşimleri Ayırma işlemi sırasında protein dayanıklılığını etkileyebilecek olan protein kararlılığı. 1991 yılında biyoreaktör işleminin çıktılarından istenilen proteinlerin ayrılması kurtarma işlemine kromatik prosedürler, süzme prosedürleri ve protein yeniden katlanabilir prosedürleri de eklendi.

BİLİM YÖNETİMİNE DAİR DERSLER BİLİM TEKNOLOJİ Buluş Darboğaz Teori Buluş MÜHENDİSLİK TİCARİLEŞTİRME Sistem Standartlar Tasarım Süreçler Biyoreaktör ve kurtarıcı sistemlerin mühendislik sistem analizi ve ticarileştirme süreci içindeki önemli teknolojik değişkenler sayesinde, MIT Biyoteknoloji Süreç Mühendisliği Merkezi, Yeni Nesil Teknolojiye (NGT) yönelik iyileştirilmiş bilgi sağlanması için gerekli araştırma konularını tespit etmiş oldu.

Sistemin biyoreaktör bölümüne yönelik daha iyi bir anlayış sağlanması için aşağıdaki bilimsel fenomeni oluşturdular: 1. Hücre dışı biyolojik olaylar Hücrenin beslenme ve büyüme faktörleri Hücrenin farklılaşma faktörleri Hücresel süreçlerdeki redoks (redüksiyon-oksidasyon) oksijen koşulları Hücrelerin, salgılanan ürünleri 2. Hücre dışı fiziksel olaylar Ortamdaki malzemelerin taşınma fenomeni Ortamın sıvı gaz etkileşimlerinin hidro dinamiği Hücre yüzey etkileşimleri Hücre hücre etkileşimleri 3. Hücre içi olaylar ve durumlar Hücrelerin içindeki proteinlerin genetik ifadesi Hücrelerden kaynaklanan protein ve salgıların kıvrımlanması Proteinlerin glikosilasyonu Salgının hücresel düzenlenmesi Hücre içerisindeki metabolik akışlar ve onların enerjileri. Bu liste biyoreaktör içerisindeki hücresel aktivitelerin altında yatan biyolojik ve fiziksel fenomenlerin yer aldığı bilimsel bir listedir.

Benzer şekilde, MIT Biyoteknoloji Süreç Mühendisliği Merkezi daha iyi bir anlayış gerektiren kurtarma süreç alt sisteminin altında yatan bilimsel fenomenleri listelemiştir: 1. Protein-protein etkileşimleri Proteinlerin kümeler halinde birikmesi Protein yapısının mutasyonları 2. Protein-yüzey etkileşimleri Proteinlerin denatürasyon vasıtasıyla birikimi Proteinlerin yüzeylere emilimi 3. Protein kararlılığı Yüzey etkileşimi Kimyasal reaksiyon Çözücü içerisinde birikim Kararlılaştırma

BİLİM TEKNOLOJİ BİLİM YÖNETİMİNE DAİR DERSLER Buluş Darboğaz Teori Buluş MÜHENDİSLİK TİCARİLEŞTİRME Sistem Standartlar Tasarım Süreçler Yeni Nesil Teknolojiye yönelik bir araştırma önerisinde, bilim araştırması konuları mutlaka NGT'deki teknolojik sistem süreçlerinin altında yatan biyolojik ve fiziksel fenomenlerinden oluşan bir bilimsel liste olmalıdır.

Buna göre, Merkez gerçekleştirdiği araştırmayı iki alanda düzenlemelidir: Terapötetik protein üretiminde Mühendislik ve Bilimsel Prensipler Terapötetik protein saflaştırılmasında Süreç Mühendisliği ve Bilim 1990 yılında protein üretimindeki ilk alanda yapılan araştırmalar arasında şunlar bulunmaktaydı: İfade: Transkripsyon faktörleri Protein yükü ve translasyon-sonrası değişimler: Glikosilasyon ve kıvrımlanma Redoks potansiyeli Gidişat analizi Hücre içi enerjiler Salgının düzenlenmesi Hidrodinamik: Gaz dağılımı Yüksek yoğunluklu biyoreaktör tasarımları Hücre tutunması için substrat morfolojisi 1991 yılında ayrıca protein ayrılmasındaki ikinci araştırma alanındaki araştırma projeleri şu projeleri içermekteydi: Protein emmesi: Kromatografi ve membran Protein birikimi Vivo içinde protein kıvrımlanması İşlenme, saklanma ve teslimat süreçlerinde protein kararlılığı.

ÖZET: BİLİM YÖNETİMİNE DAİR DERSLER BİLİM TEKNOLOJİ Buluş Darboğaz Teori Buluş MÜHENDİSLİK TİCARİLEŞTİRME Sistem Standartlar Tasarım Süreçler Bu örnekte, merkezin araştırma planlamasında bir teknolojinin mühendislik sistemi tanımlandı, ticari teknoloji performans değişkenleri tespit edildi ve altında yatan bilimsel fenomenler belirlendi ve araştırma projeleri, teknolojik sistemin icatları, tasarım yardımları ve standart kontrol prosedürlerinde kullanılacak, teknolojinin altında yatan bilimsel fenomenin anlaşılmasını artırmak için hazırlandı.

ÖZET: BİLİM YÖNETİMİNE DAİR DERSLER Yeni Nesil Teknolojilere (NGT) yönelik araştırma, Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Ticari araştırma yaratıcılığı içeren araştırma önerilerini gerektirir. Araştırma mutlaka teori, darboğazlar, yenilik, sistemler, tasarımlar ve süreçler konularını kapsamalıdır. Bir Yeni Nesil Teknoloji (NGT) önerisine yönelik araştırma konuları tanımlanırken şu açılardan hem teknoloji hem de mühendislik perspektifleri gereklidir. (1)Teknolojiyi bir sistem olarak tanımlayabilmek için,(2) Mevcut teknolojideki darboğazlarını tespit edebilmek için, (3) NGT'nin alt sistemleri bağlamında araştırma programları hazırlamak için, (4)Araştırma amacı konuları olarak performans standartları ölçülerini belirlemek için. Hem bir teknolojinin mühendislik sistem analizi hem de ticarileştirme süreçlerindeki önemli teknolojik değişkenlerin tespit edilmesi Yeni Nesil Teknolojiye (NGT) yönelik iyileştirilmiş bilgi sağlayabilmek için gerekli olan araştırma konularının tanımlanmasında gereklidir. Yeni Nesil Teknolojiye yönelik bir araştırma önerisinde, bilim araştırması konuları mutlaka NGT'deki teknolojik sistem süreçlerinin altında yatan biyolojik ve fiziksel fenomenlerinden oluşan bir bilimsel liste olmalıdır. Bir NGT araştırma önerisinde, araştırma projeleri teknolojik sistemin icatları, tasarım yardımcıları ve standart kontrol prosedürleri için kullanılabilecek olan teknolojinin altında yatan bilimsel fenomenin daha iyi anlaşılmasına yönelik formüle edilmelidir.